Hortic Res 精选2022 | 华中农业大学马铃薯团队在感病基因促进马铃薯Y病毒积累方面取得新进展

病毒在细胞水平侵染植株，传统的防治措施很难奏效，培育抗病毒品种是最为经济有效的手段。受制于基因组大小和编码能力，植物病毒必须依靠感病因子（susceptibility factors）才能成功侵染宿主。感病因子的功能性丧失往往赋予寄主对相应病毒的抗性。遗传上这种抗性则由隐性等位基因决定，因此也被称为隐性抗性。马铃薯作为重要的无性繁殖作物，受到包括PVY病毒在内的多种病毒病影响，发掘参与PVY病毒侵染马铃薯的相关感病因子及其作用机理，对利用感病因子培育马铃薯抗病毒品种有重要意义。

2022年7月，Horticulture Research 在线发表了华中农业大学马铃薯团队题为Susceptibility factor StEXA1 interacts with StnCBP to facilitate potato virus Y accumulation through the stress granule-dependent RNA regulatory pathway in potato 的研究论文，发现两个感病因子StEXA1与StnCBP通过互作并通过应急颗粒（SGs）RNA调控通路促进马铃薯Y病毒的积累。

EXA1（Essential for poteXvirus Accumulation）基因最早在拟南芥中发现与potexvirus病毒的侵染相关，随后的研究表明EXA1参与potexvirus病毒的侵染在烟草和番茄中是保守的。本研究首次发现EXA1与potyvirus属成员PVY病毒的侵染相关，干涉马铃薯EXA1的转基因植株对PVY表现出株系特异性抗性，即显著抑制普通株系（PVYᴼ）的积累，而不影响重组株系（PVYᴺ:ᴼ和PVYᴺᵀᴺ）的积累。基于不同PVY株系的基因组结构的差异，本研究通过构建侵染性克隆证明HC-Pro蛋白是决定StEXA1介导的隐形抗性的关键因子（图1）。

图1 HC-Pro参与StEXA1介导的对PVYᴼ的隐性抗性

然而，StEXA1与HC-Pro蛋白之间没有直接互作，但它们均与一个eIF4E家族成员StnCBP直接互作，且HC-Proᴼ和HC-Proᴺ分别与StnCBP表现出强互作和弱互作。干涉马铃薯nCBP的转基因植株对PVY表现出与StEXA1同样的株系特异性抗性，表明StEXA1和StnCBP共同作用促进PVYO的积累。通过进一步的实验，本研究提出了StEXA1和StnCBP参与PVY侵染可能的工作模型（图2）。即马铃薯感病因子StEXA1和StnCBP互作并作为潜在的应急颗粒（SGs）的组份参与或诱导SGs的形成。基于HC-Proᴼ与StnCBP之间的相互作用，PVYᴼ可能操纵StEXA1/StnCBP复合物来帮助病毒RNA（vRNA）进入SGs，从而促进病毒的积累。而PVYᴺ:ᴼ/ᴺᵀᴺ的HC-Proᴺ则可以通过未知的机制来独立地诱导SGs的形成。因此，抑制StEXA1或StnCBP的表达可以限制PVYᴼ利用依赖SGs的RNA调节通路，从而抑制病毒的积累，但不影响PVYᴺ:ᴼ和PVYᴺᵀᴺ⁻的积累。本研究的发现为感病因子StEXA1 和StnCBP 的功解析和马铃薯病毒隐性抗性的利用提供了新的见解。

图2 马铃薯StEXA1和StnCBP 作为感病因子参与PVY积累的假设工作模型

华中农业大学副教授聂碧华为论文的通讯作者，博士研究生陈汝豪为第一作者。本研究得到了国家自然科学基金（31971989）和国家马铃薯产业技术体系（CARS-09-P07）的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac159

转自：“园艺研究”微信公众号

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